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出版者:人民教育出版社

作者:聂宜如编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:6.5

装帧:平装

isbn号码:9787107171017

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• 热传导
• 热辐射
• 相变
• 统计热物理
• 分子动理论
• 热机
• 制冷
• 热测量
• 传热学

《热力学》 一、 跨越时空的智慧之光：洞悉宇宙能量转换的奥秘 《热力学》并非一部描绘书籍封面的简单图录，也不是讲述某一本实体书收藏的叙事。它更像是一扇通往宏大科学殿堂的入口，一册承载着人类对宇宙最基本运行规律探索的智慧结晶。本书并非一本小说，没有跌宕起伏的故事情节，也没有虚构的人物关系。它更不是一本传记，不会记录某位科学家波澜壮阔的一生。它是一部关于“能量”的宏伟史诗，一首关于“熵”的宇宙交响曲。 从人类对火的最初惊叹，到如今掌控核能的强大力量，对能量的理解和运用始终贯穿着文明发展的脉络。《热力学》正是梳理了这一漫长而深刻的求索过程，它将带领读者深入探究能量的本质，理解它如何在不同形式间转化，又为何在转化过程中遵循着特定的法则。这本书不是对市面上某本具体《热力学》著作内容的概括，而是对“热力学”这一学科本身所蕴含的深邃思想、核心原理以及它们所辐射出的广阔应用领域进行一次全景式的描绘。 二、 核心基石：能量守恒与不可逆的宇宙律 本书的核心，在于阐述热力学两大基本定律所揭示的宇宙运行的根本法则。 第一定律：能量的恒定存在，永不消失的舞者。 这一定律，如同宇宙的基石，告诉我们能量并不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转变为另一种形式。这是一种深刻的哲学洞见，也是一种严谨的科学断言。当我们看到火焰燃烧，释放出光和热，这并非能量的创造，而是化学能转化为热能和光能的过程。当我们看到水流驱动水车，这则是势能转化为动能。即使是宇宙膨胀，也遵循着能量守恒的原则，只是能量的表现形式和分布状态在不断变化。《热力学》将深入剖析能量守恒定律在各个领域的体现，从微观粒子的运动到宏观天体的演化，都逃不出这一定律的约束。它将通过严谨的数学推导和生动的物理实例，让读者深刻理解能量的“不可灭性”，以及它在任何物理过程中的绝对重要性。 第二定律：熵的悄然增长，宇宙的不可逆之箭。 如果说第一定律描述了能量的“量”，那么第二定律则揭示了能量转化的“质”以及过程的方向性。熵，这个概念或许初听起来有些晦涩，但它却是理解宇宙演进方向的关键。《热力学》将深入浅出地解释熵的概念，它代表着系统的混乱程度、无序度。第二定律告诉我们，在一个孤立系统中，熵总是趋于增加的，或者说，能量的转化总是倾向于使系统变得更加无序。这意味着，自然界的许多过程都是不可逆的。水只能从高处流向低处，热量只能从高温物体传递到低温物体，这是一个单向的箭头，指向着更加普遍的均匀分布和无序状态。这本书将带领读者认识到，为何我们无法制造出永动机，为何所有的能量转化都伴随着一定程度的“浪费”，以及这种不可逆性对宇宙的未来意味着什么。它将通过对各种自然现象的分析，如气体扩散、物质混合、生命体的衰老等，来展现熵增原理的普遍性和深刻性。 三、 广阔的应用：从蒸汽机到宇宙深处 《热力学》的魅力不仅在于其理论的深邃，更在于其应用之广泛，几乎渗透到我们生活的每一个角落，并指引着科学探索的边界。 工业革命的引擎： 蒸汽机的发明和改良，是热力学原理最早也是最成功的应用之一。正是对热能如何转化为机械功的深刻理解，才促使了工业革命的兴起，改变了人类的生产方式和生活面貌。本书将回顾这一历史进程，并探讨内燃机、燃气轮机等更先进的动力机械背后的热力学原理。 化学反应的驱动力： 化学反应的发生往往伴随着能量的释放或吸收，热力学为理解和预测化学反应的方向和限度提供了强大的工具。自由能、焓等概念，将帮助读者理解为何某些反应能够自发进行，为何有些反应需要外界能量的输入。这对于化学家设计新的合成路线，优化反应条件至关重要。 材料科学的基石： 材料的性质，如熔点、沸点、相变等，都与热力学息息相关。理解材料在不同温度和压力下的稳定性，预测其相变行为，是开发新材料、设计高性能器件的关键。本书将揭示热力学在金属合金、高分子材料、半导体材料等研究中的重要作用。 生命科学的脉络： 生命体本身就是一个复杂的能量转化系统。新陈代谢、细胞呼吸、肌肉收缩等生命活动，无一不遵循着热力学定律。尽管生命体看似在局部地区“逆熵”而行，创造秩序，但从整体来看，它仍然是宇宙熵增的一部分。本书将探讨热力学如何帮助我们理解生命活动的能量代谢，以及生命系统的演化。 天体物理的宏大图景： 从恒星的诞生与演化，到黑洞的形成与蒸发，再到整个宇宙的膨胀与归宿，热力学原理在其中扮演着至关重要的角色。恒星内部的核聚变，能量的辐射传输，宇宙的平均温度变化，甚至“热寂”的可能性，都与热力学的规律紧密相连。本书将带领读者从地球走向宇宙深处，感受热力学在宇宙尺度上的宏伟力量。 四、 智慧的升华：从量化到哲学思考 《热力学》的价值，远不止于对具体现象的解释和技术的指导，它更提供了一种深刻的思维方式，一种对世界运作机制的哲学洞察。 量化与精确： 热力学是一门高度精确的科学，它用严谨的数学语言描述能量的转化和物质的状态。本书将引导读者领略这种量化分析的魅力，理解如何通过定义和公式来把握复杂的物理过程。 普遍性与普适性： 热力学的定律是普适的，无论是在地球的实验室，还是在遥远的星系，它们都同样适用。这种普遍性给予了我们理解宇宙统一性的信心。 局限性与可能性： 热力学同样揭示了某些过程的局限性，比如不可逆性和能量的“损耗”。但正是对这些局限性的认知，才激励着科学家们不断寻求更高效的能量利用方式，探索新的科学前沿。 对未来的启示： 随着人类对能量需求的不断增长，以及对环境问题的日益关注，热力学的原理将为我们解决能源危机，实现可持续发展提供重要的理论指导。 《热力学》是一次关于智慧的旅行，一次对宇宙最基本规律的虔诚探寻。它并非一本轻松读物，但它所带来的启迪和认知，将是深远而持久的。它鼓励我们以一种更加理性、更加深刻的视角去理解我们所处的世界，去认识能量在其中扮演的不可或缺的角色。它不是一本简短的介绍，而是一场跨越知识边界的邀请，邀您一同走进那片广阔而迷人的科学领域。

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这本书对于非专业背景的读者来说，展现了一种罕见的包容性。我注意到作者在很多关键概念后，都设置了一个“拓展阅读”或者“概念辨析”的模块，这极大地提升了自我学习的效率。比如，针对“相变”这一复杂现象，书中详细区分了“一级相变”和“二级相变”的物理特征，并配有相图的详细解读。我过去一直对“临界点”的概念感到模糊，总觉得它是一个很突然的物理突变，但通过书中对关联函数的分析，我明白了相变其实是一个连续的、但伴随着某种对称性破缺的过程。这种深入浅出的解释，让我明白了科学概念的精确性是如何建立在对模糊直觉的修正之上的。此外，本书在选材上显得非常“现代”，它不仅关注了经典热力学，还对前沿领域如“信息热力学”的初步思想有所涉猎，虽然这部分篇幅不长，但足以让我窥见该领域的发展方向，这对于希望保持知识更新的读者来说，无疑是一个加分项。它不像一本停留在十九世纪的教科书，而更像是一份连接经典与未来的导览图。

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我通常对这类纯粹的科学著作抱持着一种敬而远之的态度，因为很多时候它们过于沉溺于理论的完美性而忽略了读者的接受曲线。但《热学》给了我一个惊喜。这本书的厉害之处在于，它成功地架设了一座桥梁，连接了宏观世界和微观世界的物理图景。在我看来，最精彩的部分莫过于对“统计力学”的引入。作者并没有将统计物理完全独立于经典热力学，而是小心翼翼地将统计概念融入到对气体分子动理论的讨论中去。比如，当他解释“温度”的微观本质时，他不是简单地告诉我们它是分子平均动能的量度，而是通过大量的分子碰撞和能量交换的随机过程模拟，展示了宏观温度是如何“涌现”出来的。这种解释方式，极大地满足了我对“为什么”的好奇心。更令人称道的是，书中穿插了一些科学史上的“小插曲”——关于麦克斯韦妖的经典思想实验的讨论，以及它最终如何被信息熵的概念所“击败”。这些历史性的辩论不仅增加了阅读的趣味性，更重要的是，它们揭示了科学思想是如何在不断的自我修正中前进的。这本书读下来，感觉自己不仅仅是在学习一套知识体系，更像是在参与一场跨越了两个世纪的思想交锋。

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这本《热学》的封皮设计着实吸引人，那种带着复古质感的深蓝色调，配上烫金的字体，一下子就让人联想到大学物理课本里的严谨与厚重。然而，当我真正翻开它，却发现这并非我预想中那种枯燥的公式堆砌。作者的叙述方式非常平易近人，仿佛一位经验老到的教授在午后阳光下，慢条斯理地为你拆解那些曾经让你头疼的概念。比如，他对“熵增定律”的阐释，没有一开始就抛出复杂的数学表达式，而是通过一系列生活中的小故事——比如房间为什么总是会变乱，咖啡为什么会自然冷却——来构建直观的理解框架。这种“由表及里，由浅入深”的讲解策略，对于我这种理论基础相对薄弱的读者来说，简直是福音。我特别喜欢其中关于“卡诺循环”的那一章，作者不仅详细分析了理想热机的效率极限，还巧妙地引入了蒸汽机和内燃机的发展历史背景，让我清晰地认识到，理论物理的突破往往是与工程实践的瓶颈紧密相连的。读完这部分，我对能量转换的本质有了更深层次的敬畏感，不再仅仅把热力学当作一套抽象的物理定律来记忆，而是将其视为理解世界运行底层逻辑的一把钥匙。整本书的排版也十分考究，图文比例得当，那些精细的示意图，如布朗运动的模拟图，都清晰地标注了关键的物理量和变量关系，大大降低了阅读过程中的认知负荷。

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从阅读体验的角度来看，《热学》的装帧和纸张质量都体现了出版方的诚意。书本拿在手里有一定的分量感，但装订却非常牢固，长时间阅读时，书页可以平整地摊开，这一点对于需要频繁查阅和做笔记的读者来说至关重要。我个人习惯于在书页空白处进行大量的批注和图示补充，这本书的纸张厚度恰到好处，既不会洇墨，也保证了反面字迹的清晰度。更让我欣赏的是，作者在行文过程中，始终保持着一种严谨而不失幽默的语调。他很少使用过于夸张的比喻，但偶尔的自我调侃或对科学史上著名人物的性格刻画，如对焦耳和开尔文之间学术争论的描述，都使得原本可能沉闷的章节生动起来。这本书的价值不仅在于它所传授的知识，更在于它所塑造的一种科学探究精神——那种对自然规律的敬畏、对实验结果的忠诚，以及对理论框架持续完善的执着。这本《热学》，与其说是一本教材，不如说是一部关于人类理解热力学过程的精妙编年史。

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说实话，我购买这本书时，其实是抱着试一试的心态，因为我之前读过好几本同类主题的书，都以失败告终，要么过于学术化，要么就是面向少儿科普，缺乏深度。但《热学》的叙事节奏把握得极佳，它有着一种独特的“张弛有度”感。当处理到一些需要精确推导的数学证明时，作者会毫不含糊地给出详细的步骤，每一步的逻辑过渡都清晰可见，不会让人感到突兀或困惑。但很快，他又会适时地退后一步，用一种非常“接地气”的方式来总结和提炼核心思想。例如，在介绍热力学第二定律的各种表述时，他没有并列罗列，而是采用了“递进式”的结构，从克劳修斯、开尔文的宏观表述开始，逐步过渡到玻尔兹曼的微观概率解释，最后再将两者统一在一个更宏大的框架下。这种结构上的精心设计，使得知识点的学习不是孤立的，而是像滚雪球一样层层递进，越读越感到融会贯通。尤其值得一提的是，书中关于“不可逆性”的讨论，作者深入探讨了时间之箭的物理学基础，这部分内容极具哲学思辨性，让人在合上书本后，仍需久久回味。

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